Motivation und Zielsetzung
Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches (SFB) 871 wurde ein neuartiger Ansatz für die Regeneration komplexer Investitionsgüter erarbeitet. Am Beispiel des Flugtriebwerkes und hier im Besonderen der Turbinenschaufel wurde eine Kombination von virtuellem und realem Reparaturprozess ausgearbeitet, um auf Grundlage einer zustandsbasierten Funktionsquantifizierung regelbasierte Entscheidungen über die Art und Notwendigkeit einer Reparatur zu treffen. Die Funktionsanalyse im virtuellen Prozess ermöglicht eine Beurteilung der Lebensdauer des Bauteils auf der einen Seite und dessen Einfluss auf die Performance auf der anderen Seite. Auf Basis dieser Informationen wird dann, unter Berücksichtigung spezieller Kundenanforderungen, der bestmögliche Pfad virtuell evaluiert und anschließend mithilfe neu entwickelter Reparaturtechnologien real ausgeführt. Dieser innovative Ansatz nutzt Methoden (z.B. numerische Simulationen von Bauteilen und Fertigungsprozessen), die klassischerweise nur in der Produkt- und Fertigungsentwicklung Anwendung finden und überträgt diese für eine modell- bzw. faktenbasierte Entscheidung auf die Regeneration von komplexen Investitionsgütern. Um den Nutzen der Verknüpfung von virtuellem und realem Reparaturprozess exemplarisch in seiner Komplexität zu erfahren, können Gäste aus Industrie und Forschung diesen seit November 2020 persönlich erleben.
Video: Geführter, virtueller Rundgang durch den Systemdemonstrator
Ergebnisse
Um die Umsetzbarkeit eines automatisierten Reparaturprozesses für Turbinenschaufeln nicht nur theoretisch zu betrachten, wird in diesem Teilprojekt ein Systemdemonstrator aufgebaut. In diesem werden sämtliche Technologien zur Regeneration als „proof-of-concept“ zusammengefügt und anschließend Interessierten aus Wirtschaft und Forschung präsentiert. Der Regenerationsprozess beginnt dabei mit der Demontage, gefolgt von der Zustandsaufnahme, der technischen Simulation und der wirtschaftlichen Bewertung bis hin zur Durchführung der Reparatur und der anschließenden Qualitätssicherung. Neben der Demonstration der Forschungsinhalte des Reparaturprozesseses steht die Untersuchung der Wechselwirkungen der einzelnen Reparaturschritte durch Umsetzung eines konsistenten Daten- und Materialfluss im Vordergrund. Ziel ist es, die einzelnen Prozesse und die Vernetzung weitergehend auf einander abzustimmen und weiterzuentwickeln. Die Erkenntnisse und Abläufe sind dabei nicht nur auf Turbinenschaufeln begrenzt, sondern können auch auf andere komplexe Investitionsgüter wie z.B. stationäre Gasturbinen oder Windenergieanlagen übertragen werden.
Aktuelle Arbeiten und Ausblick
Der Aufbau des Systemdemonstrators findet derzeit am Produktionstechnischen Zentrum der LUH statt. Aktuelle Arbeitsschritte sind die Ausarbeitung und Umsetzung des konsistenten Datenflusses sowie die Feinplanung des Anlagenkonzeptes. Ab 2019 beginnt der Aufbau der einzelnen Prozesszellen inklusive der Inbetriebnahme von Teilsystemen. Anfang 2020 wird die gesamte Anlage in Betrieb genommen sein, sodass die Einrichtung des durchgehenden Regenerationsprozesses stattfinden kann. Um das System persönlich zu erleben, seien Sie ab November 2020 bei den Vorführungen unser Gast. Für weitere Fragen steht Ihnen in der Zwischenzeit Herr Nicolas Nübel zur Verfügung.
Teilprojektleiter
30823 Garbsen
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Mitarbeiter
Veröffentlichungen
Internationale wissenschaftliche Beiträge in Fachzeitschriften, begutachtet
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(2022): A regeneration process chain with an integrated decision support system for individual regeneration processes based on a virtual twin, International Journal of Production Research
DOI: 10.1080/00207543.2022.2051089 -
(2019): Towards an autonomous maintenance, repair and overhaul process, Procedia Manufacturing 40, S. 77–82
DOI: 10.1016/j.promfg.2020.02.014
Internationale wissenschaftliche Beiträge in Fachzeitschriften, nicht begutachtet
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(2019): Condition-Based Regeneration, Modern Manufacturing India 3 (4), S. 40–41 Weitere Informationen
Nationale wissenschaftliche Beiträge in Fachzeitschriften, nicht begutachtet
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(2020): Einsatz eines virtuellen Werkstückzwillings - Für die digitalisierte und vernetzte Instandsetzung von Hochdruckturbinenschaufeln, WB Werkstatt und Betrieb, Bd. 153, S. 43
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(2019): Automatisierte Regeneration von Triebwerkskomponenten - Zustandsbasierte Regeneration von komplexen Investitionsgütern, MAV, S. 100–102 Weitere Informationen
Nationale Konferenzbeiträge, nicht begutachtet
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(2020): SFB 871 – Regeneration komplexer Investitionsgüter Systemdemonstrator, New Production Technologies in the Aerospace Industry, Bd. 2020, S. 39–52
